Способ получения топлива
Владельцы патента RU 2458971:
Закрытое акционерное общество "Управляющая компания "НКА-Холдинг" (RU)
Изобретение относится к области производства топлива. Способ получения топлива заключается в смешивании каменноугольной смолы с поверхностно-активным веществом, содержащим карбоксильную группу. В полученную смесь вводят мазут. При этом компоненты используются в соотношении, мас.%: мазут 5-95; каменноугольная смола 95-5; а содержание поверхностно-активного вещества составляет не менее 0,5% от общего количества остальных компонентов смеси. Кроме того, каменноугольная смола содержит не менее 4% воды. Технический результат - расширение сырьевой базы для получения топлива, утилизация отходов каменноугольной смолы, нет необходимости использовать специальное оборудование. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 4 табл.
Изобретение относится к области производства топлива различного назначения.
Известен способ получения топлива (варианты) (по патенту РФ №2256695 па изобретение) из нефтяных остатков и углеводородного компонента путем их подогрева, очистки от механических примесей и их смешивания в турбулентном режиме, отличающийся тем, что смешивание ведут таким образом, чтобы углеводородный компонент был распределен в объеме нефтяного остатка при факторе однородности не менее 0,5, при температурах смешивания нефтяного остатка и углеводородного компонента, отличающихся друг от друга не более чем на 10°С, с последующей гомогенизацией продукта смешивания в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц дисперсной фазы не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм, вводом в объем гомогенизированной смеси воды или водосодержащего компонента в турбулентном режиме с распределением частиц воды в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 10°С, и гомогенизацией так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм. В качестве углеводородного компонента могут быть использованы отработанные нефтепродукты, некондиционное дизельное топливо, керосин или тяжелый бензин. При использовании в качестве нефтяного остатка обводненного мазута, содержащего более 2 мас.% воды, его подвергают в турбулентном режиме грубой гомогенизации в объеме трубопровода до среднего размера частиц воды 50-100 мкм, а только затем диспергируют до среднего размера частиц воды 1-15 мкм.
Недостатками известного способа являются:
- необходима достаточно тонкая предварительная очистка;
- совмещение продуктов необходимо осуществлять в две стадии (усложнение способа);
- необходимо постоянный контроль за размером частиц компонентов системы (также ведет к усложнению способа);
- известным способом невозможно классифицированное использование каменноугольной смолы, в том числе некондиционной.
Известен способ получения топлива из топливной композиции (по патенту РФ №2108369 на изобретение), принятый за прототип, на основе топочного мазута с добавлением углеводородсодержащего компонента, отличающаяся тем, что в качестве углеводородсодержащего компонента композиция содержит продукты пиролиза углеводородов со среднеобъемной температурой кипения 260-290°С, коксуемостью 8-12%.
Известным способом невозможно классифицированное использование каменноугольной смолы, в том числе некондиционной.
Недостатками известных способов получения топлив является их сложность, обусловленная сложностью получения исходных компонентов топлив, требующих специальной подготовки и использования малопроизводительного оборудования. При получении топлив известными способами не утилизируются продукты коксохимических производств, а именно: каменноугольной смолы.
Известен способ смешивания каменноугольной смолы и нефтяных продуктов с помощью коллоидной мельницы (статья «Fuel Oil Prepared by Blending Heavy oil and Coal Tar» 2009 International Conference on Energy and Environment Technology, 978-0-7695-3819-8/09, DOI 10.1109/ICEET.2009.48, стр.172-175). Данный способ принят за прототип.
Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная использованием специального оборудования, и низкая производительность, поскольку для смешивания компонентов требуется использование такой сложной и низкопроизводительной установки, как коллоидная мельница. Кроме того, способом, принятым за прототип, можно смешивать только коллоидно-дисперсные компоненты (10-9÷10-7 м), грубодисперсные компоненты (10-7÷10-4 м).
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, - расширение сырьевой базы для получения топлива, утилизация отходов коксохимических производств, в частности - каменноугольной смолы, в том числе некондиционной, упрощение способа и повышение его производительности, расширение функциональных возможностей способа за счет возможности смешивания компонентов любых размеров, снижение затрат энергии за счет возможности использования стандартного оборудования.
Технический результат достигается за счет того, что в способе получения топлива путем смешивания остатков перегонки нефти и каменноугольной смолы, согласно изобретению в качестве остатков перегонки нефти используют мазут, перед смешиванием мазута и каменноугольной смолы, в смолу добавляют поверхностно-активное вещество, содержащее карбоксильную группу, мазут и каменноугольная смола используются при следующем соотношении, мас.%:
- мазут (5-95)%;
- каменноугольная смола (95-5)%,
а содержание поверхностно-активного вещества составляет не менее 0,5% от общего количества других компонентов.
Целесообразно использовать каменноугольную смолу с содержанием воды не менее 4%.
В заявляемом способе нет необходимости в дополнительном введении воды. В известных способах воду вводят для обеспечения полноты сгорания.
Осуществление заявляемого способа возможно в случаях, когда мазут и смола не содержат воды, тогда количество требуемого ПАВ будет минимальным, равным 0,5% от общего количества компонентов (мазут + каменноугольная смола).
Далее количество ПАВ определяется исходя из того, что известно, что 1% ПАВ «принимает» на себя 3% воды.
Каменноугольная смола получается в процессе производства каменноугольного кокса. При коксовании угля выделяется коксовый газ, вода и органические углеводороды, при конденсировании которых получается каменноугольная смола. Из каменноугольной смолы методом фракционной перегонки получают каменноугольные фракции, пек [А.П.Чистяков. Химия и технология переработки каменноугольных смол. - Челябинск: Металлургия. Челябинское отделение. 1990. 160 с.]. В состав каменноугольной смолы входит около 10 тысяч соединений, из которых выделено и идентифицировано более 480 (до 50% от общей массы), которые в основном являются ароматическими соединениями (аренами).
Мазуты применяются в качестве топлива для паровых котлов, котельных установок и промышленных печей. Мазут - это остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойливых фракций, выкипающих до 350-360°С. Мазут смесь углеводородов (молекулярная масса 400-1000) нефтяных смол (молекулярная масса 500-3000 и более), асфальтенов, карбенов, карбоидов и органических соединений, содержащих металлы. Остаток после перегонки нефти - мазут. Мазут представляют собой по групповому составу в основном масло, состоящее из углеводородов, содержащих до сорока атомов углерода.
В настоящее время дефицита в мазутном топливе нет, однако остро стоит проблема утилизации такого отхода коксохимического производства, как каменноугольной смолы, особенно некондиционной.
Как уже отмечено выше, мазут состоит в основном из насыщенных углеводородов, а каменноугольная смола из Аренов (ароматических соединений).
Известно, что мазут и каменноугольная смола не могут быть смешаны между собой с образованием устойчивой дисперсной системы без применения специального оборудования - коллоидной мельницы.
Существует закон: подобное растворяется в подобном. В данном случае, насыщенные углеводороды не могут растворяться в ароматических соединениях. Поэтому известно, что нефтяные мазуты и каменноугольные смолы не смешиваются. При их смешении выпадает осадок, что теоретически объясняется явлением высаливания.
Кроме того, поверхностные натяжения мазута и каменноугольной смолы разные.
Подтверждением того, что каменноугольные смолы и мазут не могут быть смешаны без применения специального оборудования, являются следующие сведения:
Ж.Аррамбид, М.Дюрье. «Органические вяжущие и смеси для дорожного строительства», М., 1961 г., научно-техническое издательство министерства автомобильного транспорта и шоссейных дорог РСФСР, стр.13 - «Между нефтяными и дегтевыми маслами существует, при равной вязкости, разница в поверхностном натяжении примерно 10 дин/см. Смолы каменноугольного дегтя нерастворимы в битумных или нефтяных маслах».
Мазут - продукт переработки нефти, по своему групповому составу относится к маслам, а по источнику происхождения - к нефтяным продуктам.
Таким образом, известно, что деготь (смесь фракций каменноугольной смолы) нерастворим в нефтяных маслах - мазуте.
Авторами были проведены опыты по смешиванию мазута и каменноугольной смолы. При их смешении образовывался осадок, причем количество образующегося осадка было пропорционально количеству каменноугольной смолы. Обнаружено, что при смешении смолы и мазута без ПАВ получается дисперсная система с образованием геля при соотношении 30% смолы, 70% мазута. Визуально виден гель по «ребристой», ячеистой поверхности пробы. Гель - дисперсная структурированная система. Увеличение количества смолы приводит к синерезису (расслаивание геля с появлением сверху синергетической жидкости). «Ребристая», ячеистая поверхность пробы исчезает и появляется гладкая гомогенная поверхность пробы (синергетическая жидкость), определяемая визуально. При сливании верхнего слоя визуально виден не гель, а рыхлый осадок. Следовательно, можно констатировать, что имеются дисперсные системы, которые при охлаждении переходят из золя в гель с наличием характерного для гелей при старении явления синерезиса. Кроме того, при смешении двух коллоидных систем (мазут и каменноугольная смола) происходит образование дисперсной системы, из которой выпадает осадок.
При увеличении содержания каменноугольной смолы по отношению к мазуту, количество осадка возрастало, при уменьшении содержания каменноугольной смолы по отношению к мазуту, количество осадка уменьшалось. На основании этого авторы сделали вывод о том, что при смешении мазута и каменноугольной смолы в осадок выпадают нерастворимые в мазуте компоненты каменноугольной смолы.
Перед авторами стояла задача - связать нерастворимые компоненты каменноугольной смолы с мазутом.
Авторами были проведены опыты, в которых мазут и каменноугольная смола смешивались в присутствии поверхностно-активного вещества (ПАВ). Авторами было сделано предположение, что в качестве ПАВ необходимо выбирать вещество, содержащее карбоксильную группу - СООН, Карбоксильная группа - функциональная группировка, входящая в состав карбоновых кислот и определяющая их кислотные свойства. Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы - карбонил = СО и гидроксил - ОН, взаимно влияющие друг на друга. В водном растворе карбоновые кислоты диссоциируют на ионы: R-COOH↔R-COO-+Н+.
ПАВ - вещества, адсорбция которых из жидкости на поверхности раздела с другой фазой (жидкой, твердой или газообразной), приводит к значительному понижению поверхностного натяжения. ПАВ, содержащий карбоксильную группу, имеет дифильное строение, т.е. состоит из полярной группы и неполярного углеводородного радикала (дифильные молекулы). Поверхностной активностью в отношении ненолярной фазы (газ, углеводородная жидкость, неполярная поверхность твердого тела) обладает углеводородный радикал, который выталкивается из полярной среды.
Авторы предположили, что благодаря наличию в карбоксильной группе двух функциональных групп, ПАВ, содержащие карбоксильную группу, при их добавлении в состав смешиваемой смеси, будут обладать свойством взаимодействовать со всеми компонентами смеси, удерживая, тем самым ее в устойчивом состоянии.
Действительно, опытным путем было установлено, что при смешивании мазута и каменноугольной смолы в присутствии ПАВ (ТСЖ - технические жирные кислоты, содержащие также аминную группу; СЖК - синтетические жирные кислоты фракция С15-C17, не содержащие аминной группы; олеиновая кислота), содержащего карбоксильную группу, образовывалась устойчивая смесь, осадок не выпадал в течение месяца. Однако, было отмечено, что при одновременном смешивании мазута, каменноугольной смолы и ПАВ или при первоначальном смешивании мазута с ПАВ, а потом с каменноугольной смолой, осадок появлялся. Отсутствие осадка было отмечено только в том случае, когда сначала ПАВ смешивали с каменноугольной смолой, а потом эту смесь смешивали с мазутом.
Образование устойчивой дисперсной среды из мазута и каменноугольной смолы может быть объяснено эффектом солюбилизации, с одной стороны, а с другой стороны - изменением поверхностного натяжения компонентов смеси в результате взаимодействия молекул компонентов с ПАВ.
Солюбилизация - это образование микроэмульсий из мицелл ПАВ или глобул макромолекул и нерастворимых в них низкомолекулярных веществ. Также солюбилизация - самопроизвольный переход в раствор нерастворимых или малорастворимых веществ под действием малых добавок к растворителю ПАВ. Солюбилизация протекает самопроизвольно, сопровождается убылью свободной энергии системы и приводит к образованию термодинамически устойчивых равновесных растворов. Состояние равновесия не зависит от того, каким способом оно достигается, что свидетельствует об обратимости и равновесности процесса солюбилизации. Это принципиально отличает его от эмульгирования, которое связано с затратой энергии на диспергирование фаз и вызывает образование термодинамически неустойчивых систем. Между солюбилизируемым веществом и ПАВ происходит взаимодействие, подобное обычному растворению.
Как полагают авторы возможность смешивания мазута и каменноугольной смолы согласно заявляемому способу объясняется как минимум двумя механизмами - солюбилизацией и поверхностным действием.
Явлением солюбилизации объясняется образование устойчивой дисперсной системы из смеси мазута и каменноугольной смолы.
Очевидно, что при взаимодействии каменноугольной смолы при ее предварительном смешивании с ПАВ образуется связь карбоксильной группы - СООН с молекулами каменноугольной смолы (ароматическими углеводородами). Тем самым, ароматические вещества каменноугольной смолы оказываются связанными с карбоксильной группой ПАВ.
Далее при смешивании смеси каменноугольной смолы и ПАВ с мазутом образуется связь между неполярным углеводородным радикалом ПАВ с насыщенными углеводородами мазута.
Таким образом, посредством карбоксильной группы происходит соединение нерастворимых веществ каменноугольной смолы с мазутом.
Образование при смешивании одновременно ПАВ, мазута и каменноугольной смолы или при смешивании сначала ПАВ с мазутом, а потом с каменноугольной смолой осадка можно объяснить следующим. Очевидно, что в данном случае, процесс является более быстрым, как при «классической» солюбилизации (при 50-60°С равновесная солюбилизация жидких углеводородов может быть достигнута за 20-30 минут, процесс - самопроизвольный [Р..Э.Нейман, В.Н.Вережников, А.П.Кирдеева, О.Г.Киселева, И.Н.Лебедева, О.А.Ляшенко. Практикум по коллоидной химии. М., «Высшая школа», 1971. 176 с., стр 122]) и за время реакции (около 5-7 минут) происходило выпадение в осадок нерастворимых веществ каменноугольной смолы, не успевших связаться с карбоксильной группой ПАВ.
Известно, что солюбилизация - самопроизвольный процесс, протекающий достаточно медленно в течение 20-30 минут. В заявляемом способе образование устойчивой дисперсной среды при смешивании МАЗУТА и каменноугольной смолы происходило в течение 5-7 минут. Поскольку время реакции по заявляемому способу (5-7 минут) и время процесса солюбилизации (20-30 минут) являются различными, а также различный результат при изменении последовательности смешивания ингредиентов, следовательно, одним явлением солюбилизации возможность смешивания мазута и каменноугольной смолы в присутствии ПАВ не может быть объяснена.
Очевидно, что имеют место «поверхностные» явления, т.е. явления, связанные с поверхностным натяжением смешиваемых компонентов.
Поверхностное натяжение мазута составляет около 0,03 Дж/м2 при 40°С.
Поверхностное натяжение каменноугольной смолы составляет около 0,04 Дж/м2 при 40°С.
При взаимодействии каменноугольной смолы с ПАВ уменьшается поверхностное натяжение каменноугольной смолы, которое становится близким по значению к поверхностному натяжению мазута. Следовательно, при смешении мазута со смесью каменноугольной смолы и ПАВ, возможность образования устойчивой однородной дисперсной среды объясняется также тем, что смешиванию подвергаются вещества с одной стороны - мазут, с другой стороны - каменноугольная смола с ПАВ), имеющие сходное поверхностное натяжение, обеспечивающее возможность смешения компонентов.
Таким образом, возможность смешивания мазута с каменноугольной смолой в присутствии ПАВ согласно заявляемому способу объясняется с одной стороны явлением солюбилизации, а с другой стороны - действием поверхностного натяжения. Оба этих явления обеспечивают образование устойчивой дисперсной системы из мазута и каменноугольной смолы в присутствии ПАВ.
Количество мазута по отношению к каменноугольной смоле может составлять 5-95 мас.%. Соответственно, содержание каменноугольной смолы по отношению к мазуту может составлять 95-5 мас.%.
Количество ПАВ определяется исходя из следующего. Как уже отмечалось, 1% ПАВ «принимает» на себя примерно 3% воды. Заявляемый способ будет реализован даже при таком малом количестве ПАВ, как 0,5% по отношению к 100% количеству смеси из компонентов мазута и каменноугольной смолы (при отсутствии в них воды). Количество ПАВ зависит от содержания воды в каменноугольной смоле и мазуте, чем больше воды в смоле и мазуте, тем больше будет требоваться ПАВ. ПАВ надо добавлять в каменноугольную смолу при их смешивании до тех пор, пока не исчезнет расслоение компонентов смеси (с образованием слоев воды и смолы).
В заявляемом способе ПАВ выполняет три функции - снижает поверхностное натяжение, как солюбилизатор и «принимает» на себя воду, т.е. выполняет функцию обезвоживателя. Чем больше воды в исходных компонентах, тем больше требуется ПАВ, т.к. вода способствует расслоению дисперсной системы.
Добавляя ПАВ в каменноугольную смолу в количестве, обеспечивающем исключение расслоения смеси на воду и смолу, далее добавлять ПАВ не имеет смысла, т.к. взаимодействие ПАВ с каменноугольной смолой уже произошло, дальнейшее добавление ПАВ является нецелесообразным.
При использовании заявляемого способа получают топливо, как правило - котельное топливо, соответствующее по своим характеристикам данному виду топлив. При этом происходит утилизация каменноугольных смол, в том числе некондиционных смол, в частности смол с содержанием воды более 4%.
Заявляемый способ был осуществлен следующим образом.
Исходные компоненты:
Для получения целевого продукта используются мазут, марка 100; каменноугольная смола, марка Б, II сорт, содержание воды 4%; и поверхностно-активное вещество.
В качестве поверхностно-активного вещества были взяты ТСЖ - технические жирные кислоты, содержащие также аминную группу; СЖК - синтетические жирные кислоты фракция C15-C17, не содержащие аминной группы; олеиновая кислота. При всех вариантах ПАВ были получены практически одинаковые результаты.
Характеристики сырья даны в таблицах.
1) Топливо нефтяное. Мазут. ГОСТ 10585-99. Мазут, получаемый из продуктов переработки нефти, газоконденсатного сырья и предназначенный для транспортных средств, стационарных котельных и технологических установок (таблица 1). В зависимости от назначения, содержания серы и зольности мазут делится на марки.
| Таблица 1. | |||||
| Показатели качества мазута. ГОСТ 10585-99 | |||||
| Показатели | Значение для марки | ||||
| Ф5 | Ф12 | 40 | 100 | ||
| Массовая доля серы, %, не более | Вид I | - | 0,5 | ||
| Вид II | 1 | 0,6 | 1 | ||
| Вид III | 1,5 | ||||
| Вид IV | 2 | - | 2 | ||
| Вид V | - | 2,5 | |||
| Вид VI | - | 3 | |||
| Вид VII | - | 3,5 | |||
| Массовая доля воды, %, не более | 0,3 | 1 | |||
| Массовая доля механических примесей, %, не более | 0,1 | 0,12 | 0,5 | 1 | |
| Вязкость при 50°С | условная, градус | 5 | 15 | - | |
| кинематическая, м2/с | 36,2·10-6 | 89·10-6 | - | ||
| Вязкость при 80°С | условная,градус | - | 8 | 16 | |
| кинематическая, м2/с | - | 59·10-6 | 118·10-6 | ||
| Вязкость при 100°С | условная, градус | - | 6,8 | ||
| кинематическая, м2/с | - | 50·10-6 | |||
| Динамическая вязкость при 0°С, Па/с, не более | 0,1-27 | - | |||
| Низшая теплота сгорания в пересчете на сухое топливо, кДж/кг, не менее | виды I, II, III, IV | 41454 | 40740 | 40530 | |
| виды V, VI, VII | - | 39900 | |||
| Плотность при 20°С, кт/м3, не более | 955 | 960 | определение | ||
| Зольность, %, не более | малозольный мазут | - | 0,04 | 0,05 | |
| зольный мазут | 0,05 | 0,1 | 0,12 | 0,14 | |
| Коксуемость, %, не более | 6 | - | |||
| Содержание сероводорода | отсутствие | - | |||
| Содержание водорастворимых кислот и щелочей | отсутствие | ||||
| Температура застывания, °С, не выше | -5 | -8 | 10 | 25 | |
| Температура застывания для мазута из высокопарафинистых нефтей, °С, не выше | 25 | 42 | |||
| Температура вспышки, °С, не ниже | в закрытом тигле | 80 | 90 | - | |
| в открытом тигле | - | 90 | 110 |
2) Смола каменноугольная. Готовая для потребителей смола соответствует ТУ 14-7-100-89 «Смола каменноугольная для переработки» (таблица 2).
| Таблица 2. | |||||
| Физико-химические показатели качества каменноугольной смолы для переработки ТУ 14-7-100-89 | |||||
| Наименование показателя | Значение для марок и сортов | Метод анализа | |||
| А | Б | ||||
| I | II | I | II | ||
| Плотность при 20°С, кг/м3, не более | 1200 | 1220 | 1220 | 1240 | По ГОСТ 3900 и п.5.4 |
| Массовая доля воды, %, не более | 3. | 4.0 | 3.0 | 4.0 | По ГОСТ 2475 и п.5.5 наст. |
| Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле (α-фракция), %, не более | 8 | 11 | - | - | По ГОСТ 7847 и п.5.6 наст. ТУ |
| Массовая доля веществ, нерастворимых в хинолине (α1-фракция), %, не более | 3 | 4 | - | - | По ГОСТ 10200 и п.5.7 наст. ТУ |
| Зольность, %, не более | 0,08 | 0,10 | 0,08 | 0,10 | По п.5.8 наст. ТУ |
Эта смола представляет собой предварительно обезвоженную смесь смол газосборникового и холодильникового циклов коксохимического производства. В соответствии с техническими условиями выпускают смолы: марка А - сырье для производства электродного пека и марка Б - смола, предназначенная для получения пека, используемого в производстве пекового кокса и для других целей.
3) Поверхностно-активное вещество.
Выбор типа ПАВ определен выше (ТЖК - технические жирные кислоты, содержащие также аминную группу; СЖК - синтетические жирные кислоты фракция С15-C17, не содержащие аминной группы; олеиновая кислота). Основное требование - содержаниев ПАВ карбоксильной группы.
Выбор марок мазута и смолы принципиального значения не имеет.
Выбор температуры: 50-96°С. Рабочая температура каменноугольной смолы на коксохимических предприятиях 50-80°С. При 100°С при наличии воды в смоле (даже при 96°С начинается образование пены из-за наличии воды) смола выливается в виде пены из емкости. При повышении температуры вязкость смолы снижается, легче перекачивать насосами. Пример по аналогии: при 30°С смола как сметана (20%-ная), причем неоднородная, типа геля, с расслоениями, а при 80°С - как вода.
Смола и мазут - дисперсные системы, состояние системы которых зависит от температуры, поэтому с теоретической точки зрения температура опыта, температуры нагрева смолы и мазута для использования в опыте выбраны одинаковыми, чтобы не создавать условий для разрушения системы.
В связи с тем, что выпадают в осадок высокомолекулярные соединения смолы, ПАВ вводим в смолу. После перемешивания ПАВ и смолы (совмещения) добавляем нефтяной продукт.
В смолу, содержащую ПАВ, добавляем (льем) мазут. Обратная очередность может привести к разрушению системы.
Лабораторная установка представляет следующее. В металлической емкости взвешивают смолу, помещают в баню (водную, глицериновую, песочную) с контактным термометром. Баня стоит на плитке. В емкость помещают дополнительно термометр и тихоходную мешалку. В смолу, разогретую или не разогретую, добавляют ПАВ. Перемешивают смолу и ПАВ, а далее при перемешивании вводят мазут и перемешивают 1-7 минут.
Варьировали количество смолы от 5 до 95 г, количество мазута от 5 до 95 г, количество ПАВ до 10 г. К навеске каменноугольной смолы в металлической емкости, нагретой до определенной температуры, добавляется при перемешивании (слабое перемешивание палочкой или мешалкой до 60 оборотов в минуту) ПАВ, а далее сразу же следующий компонент - мазут. Все перемешивание происходит в течение от 1 минуты.
При смешении мазута и смолы без ПАВ получается осадок, который можно отделить с помощью сита (использовано сито с размером ячейки 0.1×0.1 мм) или декантацией. Осадок определяли при охлаждении до 30°С.
Время перемешивания варьировалось от 1 минут до 60 минут. Выявлено, что время перемешивания (общее количество осадка около 100 г) не влияет на количество осадка.
Варьировали температуру эксперимента в диапазоне 50-96°С. Выявлено, что после проведения опыта при понижении температуры до 30°С ускоряется выпадение осадка, если он образуется в системе.
Количество ПАВ установлено в процентах от 100%, где 100% - общее количество содержания мазута и каменноугольной смолы.
| Таблица 3. | |||
| Количество, % | Выход осадка, % | ||
| Смола | Мазут | ПАВ | |
| 95 | 5 | 0 | 97 |
| 2 | нет | ||
| 10 | нет | ||
| 90 | 10 | 0 | 93 |
| 2 | нет | ||
| 10 | нет | ||
| 70 | 30 | 0 | 76 |
| 2 | нет | ||
| 10 | нет | ||
| 50 | 50 | 0 | 54 |
| 2 | нет | ||
| 10 | нет | ||
| 30 | 70 | 0 | 34 |
| 2 | нет | ||
| 10 | нет | ||
| 5 | 95 | 0 | 7 |
| 2 | нет | ||
| 10 | нет | ||
| В примере (в таблице 3) количество ПАВ взято от количества воды в мазуте (2%) и в каменноугольной смоле (4%). |
Из вышеприведенных результатов видно, что даже при малом количестве ПАВ при смешивании мазута и каменноугольной смолы осадок не образуется.
Получаемый в результате осуществления заявляемого способа продукт соответствует по своим характеристикам топлив, в частности котельных топлив.
Например, в случае, когда содержание мазута и каменноугольной смолы составляет соответственно 50% и 50%, получаемый продукт имеет характеристики, приведенные в таблице 4.
| Таблица 4 | ||
| Получаемый продукт имеет следующие характеристики | ||
| № п/п | Показатель | Значение показателя |
| 1 | Вязкость при 50°С | |
| - условная, ° ВУ: | 12 | |
| - кинематическая, м2/с: | 89*10-6 | |
| 2 | Температура, °С | |
| - вспышки в закрытом тигле | 90 | |
| 3 | Теплота сгорания низшая, кДж/кг | 40000 |
| 4 | Зольность, % | 0,1 |
Таким образом, получаемый продукт соответствует всем требованиям, предъявляемым для котельных топлив.
Расширение сырьевой базы для получения топлива обеспечивается за счет того, что в заявляемом способе применяется каменноугольная смола, являющаяся побочным продуктом коксования каменноугольного сырья. В настоящее время стоит острая проблема утилизации каменноугольной смолы, сбыт которой очень ограничен. Возможность использования каменноугольной смолы в качестве одного из компонентов топлива позволяет таким образом осуществлять ее утилизацию (в данном случае утилизация происходит за счет полезного использования каменноугольной смолы).
Заявляемый способ прост, не требует никакого специального оборудования или специальных условий для его осуществления. Все компоненты, используемые в заявляемом способе, не являются дефицитными, все они являются попутными продуктами других производств.
Повышение производительности способа осуществлено за счет того, что исключено использование специального оборудования, имеющего ограниченную производительность. Заявляемым способом получают требуемое количество топлива за одно и то же время, ограниченное только временем взаимодействия сначала ПАВ и каменноугольной смолы, а потом этой смеси - с мазутом.
Получаемое топливо соответствует характеристикам, предъявляемым для топлив и может быть использовано по своему назначению.
1. Способ получения топлива путем смешивания остатков перегонки нефти и каменноугольной смолы, отличающийся тем, что в качестве остатков перегонки нефти используют мазут, перед смешиванием мазута и каменноугольной смолы в смолу добавляют поверхностно-активное вещество, содержащее карбоксильную группу, мазут и каменноугольная смола используются при следующем соотношении, мас.%:
| мазут | 5-95 |
| каменноугольная смола | 95-5, |
а содержание поверхностно-активного вещества составляет не менее 0,5% от общего количества других компонентов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют каменноугольную смолу с содержанием воды не менее 4%.
